Y2VP-200L-4-30K變頻電機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)400V調(diào)速馬達(dá)變頻器控制
變頻電機(jī)簡(jiǎn)介
隨著電力電子技術(shù)及新型半導(dǎo)體器件的迅速發(fā)展 ,交流調(diào)速技術(shù)得到不斷的完善和提高 ,逐步完善的變頻器以其良好的輸出波形、的性能價(jià)格比在交流電機(jī)上得到廣泛應(yīng)用。 例如: 鋼廠用于軋鋼的大型電動(dòng)機(jī)和中、小型輥道電動(dòng)機(jī)、鐵路及城市軌道交通用牽引電機(jī)、電梯電機(jī)、集裝箱起吊設(shè)備用起重電機(jī)、水泵和風(fēng)機(jī)用電機(jī)、壓縮機(jī)、家用電器用電機(jī)等都相繼使用交流變頻調(diào)速電機(jī) ,并取得了良好效果 。采用交流變頻調(diào)速電機(jī)比直流調(diào)速電機(jī)具有顯著的優(yōu)點(diǎn):
( 1)調(diào)速容易 ,而且節(jié)能。
( 2)交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、慣量小、造價(jià)低、維修容易、。
( 3)可以擴(kuò)大容量 ,實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)速和高電壓運(yùn)行。
( 4)可以實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)和快速制動(dòng)。
( 5)無(wú)火花、防爆、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)。
近年來(lái) ,國(guó)際上變頻調(diào)速傳動(dòng)裝置以每年 13 %～ 16% 的增長(zhǎng)率發(fā)展 ,并有逐步取代大部分直流調(diào)速傳動(dòng)裝置的趨勢(shì)。 由于以恒頻、恒壓電源進(jìn)行工作的普通異步電機(jī)應(yīng)用于變頻調(diào)速系統(tǒng)時(shí) ,存在著很大的局限性 ,國(guó)外發(fā)展了根據(jù)使用場(chǎng)合和使用要求而設(shè)計(jì)的的變頻交流電動(dòng)機(jī)。例如 ,有低噪音、低振動(dòng)用的電機(jī) ,有提高低速轉(zhuǎn)矩特性的電機(jī) ,有高速電機(jī) ,有帶測(cè)速發(fā)電機(jī)的電機(jī)以及矢量控制電機(jī)等 。
變頻電機(jī)構(gòu)造原理
異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速當(dāng)轉(zhuǎn)差率變化不大時(shí)，轉(zhuǎn)速正比于頻率，可見(jiàn)改變電源頻率就能改變異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。在變頻調(diào)速時(shí)，總希望主磁通保持不變。若主磁通大于正常運(yùn)行時(shí)的磁通，則磁路過(guò)飽和而使勵(lì)磁電流增大，功率因數(shù)降低；若主磁通小于正常運(yùn)行時(shí)的磁通，則電機(jī)轉(zhuǎn)矩下降。
變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。21世紀(jì)初期，使用的變頻器主要采用交—直—交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過(guò)整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個(gè)部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無(wú)功功率。
變頻電機(jī)主要特點(diǎn)
變頻電動(dòng)機(jī)具有如下特點(diǎn)：B級(jí)溫升設(shè)計(jì)，F(xiàn)級(jí)絕緣制造。采用高分子絕緣材料及真空壓力浸漆制造工藝以及采用特殊的絕緣結(jié)構(gòu)，使電氣繞組采用絕緣耐壓及機(jī)械強(qiáng)度有很大提高，足以勝任馬達(dá)之高速運(yùn)轉(zhuǎn)及抵抗變頻器高頻電流沖擊以及電壓對(duì)絕緣之破壞。
平衡質(zhì)量高，震動(dòng)等級(jí)為R級(jí)（降振級(jí)）機(jī)械零部件加工精度高，并采用軸承，可以高速運(yùn)轉(zhuǎn)。
強(qiáng)制通風(fēng)散熱系統(tǒng)，全部采用進(jìn)口軸流風(fēng)機(jī)、高壽命，強(qiáng)勁風(fēng)力。保障馬達(dá)在任何轉(zhuǎn)速下，得到有效散熱，可實(shí)現(xiàn)高速或低速長(zhǎng)期運(yùn)行。
經(jīng)AMCAD軟件設(shè)計(jì)的YP系列電機(jī)，與傳統(tǒng)變頻電機(jī)相比較，具備更寬廣的調(diào)速范圍和更高的設(shè)計(jì)質(zhì)量，經(jīng)特殊的磁場(chǎng)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步抑制高次諧波磁場(chǎng)，以滿足寬頻、節(jié)能和低噪音的設(shè)計(jì)指標(biāo)。具有寬范圍恒轉(zhuǎn)矩與功率調(diào)速特性，調(diào)速平穩(wěn)，無(wú)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
與各類變頻器均具有良好的參數(shù)匹配，配合矢量控制，可實(shí)現(xiàn)零轉(zhuǎn)速全轉(zhuǎn)矩、低頻大力矩與轉(zhuǎn)速控制、位置控制及快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)控制。YP系列變頻電機(jī)可配制剎車器，編碼器供貨，這樣即可獲得停車，和通過(guò)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)速度控制。
采用“減速機(jī)+變頻電機(jī)+編碼器+變頻器”實(shí)現(xiàn)低速無(wú)級(jí)調(diào)速的控制。YP系列變頻電機(jī)通用性好，其安裝尺寸符合IEC標(biāo)準(zhǔn)，與一般標(biāo)準(zhǔn)型電機(jī)具備可互換性。
技術(shù)特點(diǎn)
B級(jí)溫升設(shè)計(jì)，F(xiàn)級(jí)絕緣制造。采用高分子絕緣材料及真空壓力浸漆制造工藝以及采用特殊的絕緣結(jié)構(gòu)，使電氣繞組采用絕緣耐壓及機(jī)械強(qiáng)度有很大提高，足以勝任馬達(dá)之高速運(yùn)轉(zhuǎn)及抵抗變頻器高頻電流沖擊以及電壓對(duì)絕緣之破壞。平衡質(zhì)量高，震動(dòng)等級(jí)為R級(jí)（降振級(jí)）機(jī)械零部件加工精度高，并采用進(jìn)口軸承，可以高速運(yùn)轉(zhuǎn)。強(qiáng)制通風(fēng)散熱系統(tǒng)，全部采用進(jìn)口軸流風(fēng)機(jī)、高壽命，強(qiáng)勁風(fēng)力。保障馬達(dá)在任何轉(zhuǎn)速下，得到有效散熱，可實(shí)現(xiàn)高速或低速長(zhǎng)期運(yùn)行。經(jīng)AMCAD軟件設(shè)計(jì)的YP系列電機(jī)，與傳統(tǒng)變頻電機(jī)相比較，具備更寬廣的調(diào)速范圍和更高的設(shè)計(jì)質(zhì)量，經(jīng)特殊的磁場(chǎng)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步抑制高次諧波磁場(chǎng)，以滿足寬頻、節(jié)能和低噪音的設(shè)計(jì)指標(biāo)。具有寬范圍恒轉(zhuǎn)矩與功率調(diào)速特性，調(diào)速平穩(wěn)，無(wú)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。與各類變頻器均具有良好的參數(shù)匹配，配合矢量控制，可實(shí)現(xiàn)零轉(zhuǎn)速全轉(zhuǎn)矩、低頻大力矩與轉(zhuǎn)速控制、位置控制及快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)控制。YP系列變頻電機(jī)可配制剎車器，編碼器供貨，這樣即可獲得停車，和通過(guò)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)速度控制。采用“微電機(jī)+變頻電機(jī)+編碼器+變頻器”實(shí)現(xiàn)低速無(wú)級(jí)調(diào)速的控制。YP系列變頻電機(jī)通用性好，其安裝尺寸符合IEC標(biāo)準(zhǔn)，與一般標(biāo)準(zhǔn)型電機(jī)具備可互換性。

達(dá)到歐洲CEMEP-EU效率等級(jí)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)值，符合中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB18613-2002中小型三相異步電動(dòng)機(jī)能效限定值。
雙頻寬電壓
電壓范圍220V~690V，適用50Hz和60Hz電源。
噪聲低
通過(guò)優(yōu)化電磁設(shè)計(jì)、通風(fēng)狀況、結(jié)構(gòu)尺寸等技術(shù)，M2JA系列電動(dòng)機(jī)的噪聲較低。
軸承負(fù)載能力高
電動(dòng)機(jī)選用深溝球軸承，壽命長(zhǎng)，80-132中心高電動(dòng)機(jī)為型潤(rùn)滑，160-355設(shè)有加油裝置。
可靠性好
電動(dòng)機(jī)為全封閉風(fēng)冷結(jié)構(gòu)，防護(hù)等級(jí)IP55，材料及工藝符合環(huán)境要求。電動(dòng)機(jī)機(jī)械強(qiáng)度高，堅(jiān)固，防銹防腐性強(qiáng)。繞組可靠性好，采用F級(jí)絕緣結(jié)構(gòu)，B級(jí)考核。并可根據(jù)用戶需要增加PTC熱敏電阻或熱敏開(kāi)關(guān)。
　　本系列電機(jī)功率從0.25KW-315KW，機(jī)座中心高從71mm-355mm。可廣泛應(yīng)用于輕工，紡織，化工，冶金，機(jī)床等需要調(diào)速轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的行業(yè)中，是一種理想的調(diào)速動(dòng)力源。
變頻電機(jī)應(yīng)用
變頻調(diào)速電機(jī)已經(jīng)成為主流的調(diào)速方案，可廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)。
特別是隨著變頻器在工業(yè)控制領(lǐng)域內(nèi)日益廣泛的應(yīng)用，變頻電機(jī)的使用也日益廣泛起來(lái)，可以這樣說(shuō)由于變頻電機(jī)在變頻控制方面較普通電機(jī)的性，凡是用到變頻器的地方我們都不難看到變頻電機(jī)的身影。
國(guó)產(chǎn)化高壓變頻裝置的社會(huì)效益顯著,主要有節(jié)能,從而節(jié)約資源,減少環(huán)境污染。消除電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)沖擊以及對(duì)電網(wǎng)的沖擊,降低電動(dòng)機(jī)和設(shè)備故障率。提高控制精度和自動(dòng)化程度。變頻調(diào)速的經(jīng)濟(jì)效益也非常顯著,對(duì)于泵和風(fēng)機(jī),流體流量與轉(zhuǎn)速一次方成正比,轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的二次方成正比,而功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比,轉(zhuǎn)速降低,電機(jī)功耗以三次方下降,因此變頻調(diào)速的節(jié)電效果非常顯著。如果流量由降到,則轉(zhuǎn)速降到,則轉(zhuǎn)速降到,壓頭降到,而電機(jī)的功耗降到,理論上節(jié)能。如果原本采用風(fēng)門(mén)、閥門(mén)調(diào)節(jié),流量降低、壓頭增加,電機(jī)功率減少,這樣,變頻調(diào)速比風(fēng)門(mén)、閥門(mén)類調(diào)節(jié)節(jié)能。除了節(jié)能增效外,對(duì)于不同的負(fù)載,還有一些間接的經(jīng)濟(jì)效益,主要有功率因數(shù)得以提高實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)減小啟動(dòng)力矩對(duì)電機(jī)的電氣機(jī)械損傷控制平滑、穩(wěn)定、精度高。
21世紀(jì)，變頻調(diào)速已經(jīng)成為主流的調(diào)速方案，可廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)。
特別是隨著變頻器在工業(yè)控制領(lǐng)域內(nèi)日益廣泛的應(yīng)用，變頻電機(jī)的使用也日益廣泛起來(lái)，可以這樣說(shuō)由于變頻電機(jī)在變頻控制方面較普通電機(jī)的性，凡是用到變頻器的地方我們都不難看到變頻電機(jī)的身影。
變頻電機(jī)與普通電機(jī)的區(qū)別
變頻電機(jī)與普通電機(jī)的區(qū)別在于變頻電機(jī)可在其調(diào)速范圍內(nèi)可任意調(diào)速，而電機(jī)不會(huì)損壞，一般國(guó)產(chǎn)的普通電機(jī)大部分只能在AC380V/50HZ的條件下運(yùn)行，普通電機(jī)能降頻或升頻使用，但范圍不能太大，否則電機(jī)會(huì)發(fā)熱甚至燒壞。
普通風(fēng)機(jī)內(nèi)散熱風(fēng)扇跟風(fēng)機(jī)機(jī)芯用同一條線，而變頻風(fēng)機(jī)中這兩個(gè)是分開(kāi)的。所以普通風(fēng)機(jī)變頻過(guò)低時(shí)，可能會(huì)因過(guò)熱而燒掉。
變頻電機(jī)由于要承受高頻磁場(chǎng)，所以絕緣等級(jí)要比普通電機(jī)高，原則上普通電機(jī)是不能用變頻器來(lái)驅(qū)動(dòng)的，但在實(shí)際中為了節(jié)約資金，在很多需要調(diào)速的場(chǎng)合都用普通電機(jī)代替變頻電機(jī)，但普通電機(jī)的調(diào)速精度不高，在風(fēng)機(jī)、水泵的節(jié)能改造中經(jīng)常這樣做。在用普通電機(jī)代替變頻電機(jī)時(shí)變頻器的載波頻率盡量低一點(diǎn)，以減少高頻對(duì)電機(jī)的絕緣損壞。
1、電磁設(shè)計(jì)
對(duì)普通異步電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，再設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮的性能參數(shù)是過(guò)載能力、啟動(dòng)性能、效率和功率因數(shù)。而變頻電動(dòng)機(jī)，由于臨界轉(zhuǎn)差率反比于電源頻率，可以在臨界轉(zhuǎn)差率接近1時(shí)直接啟動(dòng)，因此，過(guò)載能力和啟動(dòng)性能不在需要過(guò)多考慮，而要解決的關(guān)鍵問(wèn)題是如何改善電動(dòng)機(jī)對(duì)非正弦波電源的適應(yīng)能力。方式一般如下：
1）盡可能的減小定子和轉(zhuǎn)子電阻
減小定子電阻即可降低基波銅耗，以彌補(bǔ)高次諧波引起的銅耗增。
2）為抑制電流中的高次諧波，需適當(dāng)增加電動(dòng)機(jī)的電感。但轉(zhuǎn)子槽漏抗較大其集膚效應(yīng)也大，高次諧波銅耗也增大。因此，電動(dòng)機(jī)漏抗的大小要兼顧到整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)阻抗匹配的合理性。
3）變頻電動(dòng)機(jī)的主磁路一般設(shè)計(jì)成不飽和狀態(tài)，一是考慮高次諧波會(huì)加深磁路飽和，二是考慮在低頻時(shí)，為了提高輸出轉(zhuǎn)矩而適當(dāng)提高變頻器的輸出電壓。
2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
再結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，主要也是考慮非正弦電源特性對(duì)變頻電機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)、振動(dòng)、噪聲冷卻方式等方面的影響，一般注意以下問(wèn)題：
1）絕緣等級(jí)，一般為F級(jí)或更高，加強(qiáng)對(duì)地絕緣和線匝絕緣強(qiáng)度，特別要考慮絕緣耐沖擊電壓的能力。
2）對(duì)電機(jī)的振動(dòng)、噪聲問(wèn)題，要充分考慮電動(dòng)機(jī)構(gòu)件及整體的剛性，盡力提高其固有頻率，以避開(kāi)與各次力波產(chǎn)生共振現(xiàn)象。
3）冷卻方式：一般采用強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻，即主電機(jī)散熱風(fēng)扇采用立的電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 4）防止軸電流措施，對(duì)容量超過(guò)160KW電動(dòng)機(jī)應(yīng)采用軸承絕緣措施。主要是易產(chǎn)生磁路不對(duì)稱，也會(huì)產(chǎn)生軸電流，當(dāng)其他高頻分量所產(chǎn)生的電流結(jié)合一起作用時(shí)，軸電流將大為增加，從而導(dǎo)致軸承損壞，所以一般要采取絕緣措施。
5）對(duì)恒功率變頻電動(dòng)機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過(guò)3000/min時(shí)，應(yīng)采用耐高溫的特殊潤(rùn)滑脂，以補(bǔ)償軸承的溫度升高。
3、另外還有
1）從工頻的角度看，變頻電機(jī)是劣質(zhì)電機(jī)，普通電機(jī)才是好電機(jī)；
2）由于變頻器輸出的PWM調(diào)寬波模擬正弦交流電，含有大量諧波，一般需要經(jīng)過(guò)電抗器濾波后才能進(jìn)入普通電機(jī)，否則普通電機(jī)會(huì)發(fā)熱；
3）為了適應(yīng)變頻器輸出的PWM調(diào)寬波模擬正弦交流電含有大量諧波，制作的變頻電機(jī)，其作用實(shí)際上可理解為電抗器加普通電機(jī)；
4）那就是說(shuō)，同功率的變頻電機(jī)比普通電機(jī)鐵心截面要大，線圈匝數(shù)要多，線徑要大，絕緣要高，的冷卻風(fēng)扇電機(jī)；
5）為了適應(yīng)弱磁調(diào)速的需要，考慮了軸承的承受能力及高速轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡；
6）這種變頻電機(jī)不具備更好的轉(zhuǎn)矩特性，只是克服了普通電機(jī)不適應(yīng)PWM調(diào)寬波模擬正弦交流電的需要；
7）如果變頻電機(jī)不具備上述特點(diǎn)和要求，那就是假的變頻電機(jī)。
變頻電機(jī)和普通電機(jī)的區(qū)別還在于：
1，電機(jī)的效率和溫升在變頻驅(qū)動(dòng)下，變頻電機(jī)效率會(huì)高10%左右，而溫升會(huì)小20%左右，尤其是在矢量控制或者直接轉(zhuǎn)矩控制的低頻區(qū)域。
　　2，變頻電機(jī)對(duì)于需要頻繁啟動(dòng)、頻繁調(diào)速、頻繁制動(dòng)的場(chǎng)合，要優(yōu)于普通電動(dòng)機(jī)。
　　3，在電磁噪聲和振動(dòng)方面，變頻電機(jī)在變頻驅(qū)動(dòng)時(shí)較普通電動(dòng)機(jī)有更低的噪音和更小的電磁振動(dòng)。
　　4，電動(dòng)機(jī)的絕緣強(qiáng)度問(wèn)題。由于變頻電機(jī)專為變頻器驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，所以能承受較大的du/dt，所以變頻電動(dòng)機(jī)的絕緣強(qiáng)度要高。尤其是在DTC控制模式下，對(duì)電動(dòng)機(jī)的絕緣強(qiáng)度是個(gè)很大的考驗(yàn)。
　　5，主要的區(qū)別，還是變頻電動(dòng)機(jī)有額外的散熱（采用立的軸流風(fēng)機(jī)強(qiáng)迫通風(fēng)），在低頻、直流制動(dòng)和一些特殊應(yīng)用場(chǎng)合下的散熱要大大的優(yōu)于普通的交流異步電動(dòng)機(jī)。

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